某教学楼舒适度计算分析

某教学楼舒适度计算分析

周琳奇

深圳市华阳国际工程设计股份有限公司   广东深圳   518000

一、舒适度设计依据

舒适度是人们对客观环境从生理与心理方面所感受到的满意程度而进行的综合评介。随着经济的发展，建筑向更轻、更柔、跨度更大方向发展，楼盖的竖向自振频率越来越低，在人行走、健身、机械振动等作用下容易产生较显著的动力响应，这些动力响应会给人的工作、休息乃至身体健康带来巨大的影响，随着社会经济和人民生活水平的提高人们不仅只考虑振动引起的结构安全性问题，也开始逐步考虑人体舒适性问题。各规范舒适度验算，对楼盖结构的竖向自振频率的要求见表一：

表一  竖向自振频率限值：

从2020年1月1日《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》（JGJ/T 441-2019）开始施行，其标准按振源分为行走激励、有节奏运动、室内设备振动、室外振动、连廊和室内天桥，明确各种不同楼盖使用工况下的荷载取值计算，以及舒适度对结构自振频率和峰值加速度限值等规定。按《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》（JGJ/T 441-2019）中舒适度限值汇总如下列表二和表三。

表二    舒适度限值     《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》

表三 连廊和室内天桥

二、工程实例

    工程简介：工程位于乐东县黄流镇，乐东黎族自治县黄流中学扩建工程中的初中教学楼，教学楼结构体系为钢筋混凝土框架结构，地上五层，无地下室。抗震设防列席为7度，设计使用年限为50年。结构三维模型如图一，建筑平面如图二。

                 图一                                       图二

按《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》，对图二中阴影部分的独立结构单元进行舒适度分析计算，分析软件采用盈建科5.2.0版本，设计参数：有效均布活荷载取为0.5kN/m2，阻尼比0.05，弹性模量放大系数取1.2。

通过进行模态分板计算，各层楼盖自振频率如下表：

将激励荷载施加到一层变形大的板块中，进行楼板频率计算，总模态数30时，动力参与系数达到99.68%。模态、频率和累计参与系数如下表所示，第一阶自振频率: 7.11947 Hz 大于频率限值: 3.0 Hz。

楼板加速度包计算结果：

对应节点号1002455,最大加速度为0.0194196m/s2，按照《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》JGJ/T 441-2019: 4.2条 Z方向振动峰值加速度 = 0.5 x 0.019420 = 0.009710 m/s2 < 0.050 m/s2,满足规范要求。

三、结论

从计算过程和结果可以得到以下结论：

1，各层结构布置和荷载均匀情况下，竖向自振频率数值下部较低，向上逐渐增大。

2，振动最不利点出现在平面中相对约束较弱板块，位置的竖向变形最大处。

绝大多数结构舒适度分析结果都能满足要求，如果出现不满足的情况，应进行结构调整，调整梁的布置方式或增加楼板厚度，当结构调整受限时可通过设置调谐质量阻尼器（TMD来改变楼板的自振频率。

参考文献：

1. 《混凝土结构设计规范》（GB50010-10）

2. 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）

3. 《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-95-2003）

4．《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》（JGJ/T 441-2019）

5. 《高层建筑混凝土结构技术规程》（广东省标准DBJ-15-92-2013）